工商業儲能系統如何設計?

“碳達峰、碳中和” 及“構建以新能源為主的電力系統”目標下，風電、光電等新能源在快速發展，但新能源發電的主要瓶頸在于間歇性、隨機性、波動性，解決此類問題，需要儲能系統提供靈活性調節和關鍵性支撐。

晴天光伏發電曲線圖

陰天光伏發電曲線圖

某電站10月份發電統計圖

儲能可應用于發/輸/配/用各個環節，發揮多重作用。

此次我們討論的主題是基于古瑞瓦特WIT系列工商業儲能逆變器的用戶側儲能設計。

不同于大規模儲能調峰調頻電站，工商業儲能系統的主要目的是利用電網峰谷差價來實現投資回報，主要負荷是滿足工商業自身內部的電力需求，實現光伏發電最大化自發自用，或者通過峰谷價差套利。系統主要由光伏組件、光儲一體機、電池組、負載等構成。光伏組件方陣在有光照的情況下將太陽能轉換為電能，通過光儲一體機給負載供電，也可同時給電池組充電;在無光照時，由電池組通過一體機給負載供電。主要應用場景為寫字樓、商場、工商業園區、海島微網、村莊、大型戶用。

01 光儲一體機

其作用是對太陽能電池組件所發的電能進行調節和控制，變成正弦波交流電。

02 電池組

其主要任務是儲能，保障能量平衡以及供能穩定性，在夜間或陰雨天保證負載用電需求。

03 交流配電柜

主要起交流輸出側關斷以及保護的作用。

04 智慧能源管理器SEM

與光儲一體機、智能電表、電池實現通訊互連，具備干接點可外控油機，可以接入客戶急停，消防，安防等系統，實現復雜的系統聯動需求。

05 光伏組件

太陽能供電系統中的主要部分，其作用是將太陽的輻射能量轉換為直流電能。

WIT工商業光儲應用場景解決方案系統圖

WIT離島微網應用場景解決方案系統圖

工商業儲能系統設計原則

01 負載類型和功率決定光儲一體機的選型

負載一般分為感性負載和阻性負載，中央空調、壓縮機、吊機等帶有電動機的負載是感性負載，電動機啟動功率是額定功率的3-5倍，設計初期在靠設備離網運行時，一般要把這些負載的啟動功率考慮進去，逆變器的輸出功率要大于負載的功率。對于監控站，通信站等要求嚴格的場合，輸出功率是按所有的負載功率之和。但在本儲能系統中，WIT系列(目前有50K/63K/75K/100K，4個功率段)強大的帶載能力，支持電機類負載和100%三相不平衡負載，可長期過載110%。

02 單日用電量確認組件功率

組件的設計原則是要滿足平均天氣條件下負載每日用電量的需求，也就是說太陽能電池組件的全年發電量要等于負載全年用電量。因為天氣條件有低于和高于平均值的情況，太陽能電池組件設計的基本滿足光照最差季節的需要，就是在光照最差的季節蓄電池也能夠基本上天天充滿電。組件的發電量并不能完全轉化為用電，還要考慮控制器的效率和機器的損耗以及電池組的損耗，電池組在充放電過程中，也會有10-15%的損耗。儲能系統可用的電量=組件總功率*太陽能發電平均時數*控制器效率*電池組效率。

03 蓄電池設計容量

電池組的任務是在太陽能輻射量不足時，保證系統負載的正常用電。電池組的容量可以根據實際情況來設計。設計時要注意3點：電池組的電壓要達到光儲一體機系統的電壓(WIT系列電池工作電壓范圍是600-1000V (3P3W條件下) / 680-1000V (3P4W條件下));電池組儲存的電量要達到用戶的要求(能量時移、峰谷套利等);需要離網運行時考慮陰雨天備電情況。

04 EMS方案

和大型儲能系統一樣，工商業儲能系統也包括能源管理系統(EMS)。古瑞瓦特EMS解決方案為SEM(Smart Energy Manager，智慧能源管理器)，利用鋰電池作為儲能裝置，通過本地及遠端EMS管理系統，完成電網、電池、一體機、負載三者之間的電能提供和電能需求的平衡與優化，并能使用干接點等方便接入其他類型設備，在峰谷用電、用電安全等方面帶來應用價值，工商業儲能系統的EMS也與大型儲能電站不同，通常不用考慮電網調度的需求，主要是為本地提供電力，只需要具備局域網內能量管理和自動切換即可。

總結

“光伏+儲能”工商業儲能是目前最為可靠、最有潛力的一種應用，也是最有可能被大規模應用的分布式光伏解決方案，在電價較高、峰谷價差較大的場所，合理設計可實現高投資收益。

原文轉自：古瑞瓦特

審核編輯黃昊宇